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2022-04-22 16:45 |
新型藍(lán)寶石光纖傳感器能經(jīng)受住惡劣環(huán)境的考驗(yàn)
近日，來自牛津大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型傳感器，它由非常纖細(xì)的藍(lán)寶石絲制成，可以承受住極端的高溫和輻射。這項(xiàng)突破被宣傳為解決了該領(lǐng)域長達(dá)20年的問題，研究人員認(rèn)為，他們研制的這種耐用的新型傳感器可以在核聚變反應(yīng)堆的惡劣環(huán)境中工作，另外還能使空中旅行的效率變得更高。 kqZ+e/o>O9
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據(jù)了解，這項(xiàng)研究的核心傳感器類型為光纖布拉格光柵(FBG)傳感器，它可以用于監(jiān)測光通信系統(tǒng)中的溫度和應(yīng)變等情況。這種光纖通常以二氧化硅光纖的形式存在，但當(dāng)工作溫度低于1000°C時(shí)，這種設(shè)計(jì)就會出現(xiàn)問題。 c=<5DC&p
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由藍(lán)寶石纖維制成的FBG則在更高的溫度下?lián)碛懈叩姆�(wěn)定性，它已經(jīng)被證明可以在高達(dá)1900°C的溫度下使用，這將使它們可以在極端環(huán)境下使用，如監(jiān)測噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)廨啓C(jī)。此外，藍(lán)寶石抗輻射，這使得它適合在核反應(yīng)堆和太空中使用。 %Wa. 2s
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但藍(lán)寶石FBG也有自己的問題。雖然這些纖維非常細(xì)，測量不到半毫米寬，但這仍比光的波長要厚得多，這就為注入的光在內(nèi)部以不同波長反彈創(chuàng)造了充足的機(jī)會。由于傳感器依賴特定波長的反射光來讀取溫度，如這種額外的噪聲會混淆信號，所以這會讓傳感器失效。 lx&;?QQ
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為了克服這個(gè)問題，牛津大學(xué)的研究小組使用飛秒激光沿著藍(lán)寶石光纖蝕刻出一條通道，以引導(dǎo)光線沿著一條直而窄的路徑行進(jìn)，據(jù)悉，溝槽直徑為百分之一毫米。這使得藍(lán)寶石FBG傳感器主要反射單一波長的光。 7 i88iT
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英國原子能管理局(AEA)的Rob Skilton表示：“這些藍(lán)寶石光纖將在聚變能源發(fā)電廠的極端環(huán)境中有許多不同的潛在應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)有潛力顯著提高該領(lǐng)域未來傳感器和機(jī)器人維護(hù)系統(tǒng)的能力，并幫助UKAEA實(shí)現(xiàn)其向電網(wǎng)提供安全、可持續(xù)、低碳聚變電力的使命�！� ;mSJZYnT
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目前，藍(lán)寶石光纖傳感器的長度只有1厘米長，但研究人員認(rèn)為，開發(fā)幾米長的版本是完全可能的。在航空航天領(lǐng)域，這將允許對整個(gè)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行溫度測量，如允許在飛行過程中對發(fā)動(dòng)機(jī)狀況進(jìn)行調(diào)整以提高飛行效率。 wqA7_
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羅爾斯·羅伊斯的大學(xué)研究聯(lián)絡(luò)主任Mark Jefferies表示：“這是一個(gè)令人振奮的消息，也是我們跟牛津大學(xué)長期合作取得的又一重要科學(xué)成就。這項(xiàng)基礎(chǔ)研究可以及時(shí)實(shí)現(xiàn)在惡劣環(huán)境中更高效、更準(zhǔn)確的多點(diǎn)溫度測量并提高控制、效率和安全性。我們期待著跟牛津大學(xué)合作以此探索其潛力�！�
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